高效太阳能电力系统技术方案

在真三个不同的一般方面中提供获得太阳能电力转换的不同系统，该系统具有可以用于收获来自太阳能电源（１）或电池板（１１）的串的最大电力的电路，以用于ＤＣ或ＡＣ用途，或许用于传输到电网（１０），三个方面可以独立地存在并涉及：１）按照多模态方式提供电力转换，２）诸如通过交替模式光伏电力转换器功能控制部（２７）在不同的处理之间可以交替，和３）通过可以获得９９．２％效率或甚至仅导线传输损耗的大致电力同构光伏ＤＣ－ＤＣ功率转换性能，可以获得与常规相比格外高的转换效率的系统。开关模式阻抗转换电路可以具有光伏电力串开关元件（２４）的对以及光伏电力分流开关元件（２５）的对。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及太阳能
，具体地涉及用于转换来自某类型的太阳能电源的电 力以在各种应用中使之可用的方法和装置。或许通过三个方面，本专利技术提供这样的技术和 电路，该技术和电路可以用于获得来自太阳能电池、太阳能电池板或电池板的串的最大功 率，或许用于传输到电网等。这三个方面可以独立地存在并涉及1)按照多模态方式提供 电力转换，2)建立在不同的处理之间可以交替的系统，和3)可以获得与常规系统相比格外 高的转换效率的系统。
技术介绍
太阳能是比较希望的类型的再生能源之一。近些年，太阳能已作为我们日益工业 化的社会最有前途的能源之一受到人们的关注。即使理论上可用的太阳能的量远远超过大 多数(如果不是全部的话)其他能源(可再生与否)，但仍存在利用该能源的实际挑战。一 般来说，太阳能仍受到大量的使其不可满足其具有的希望的限制。在一个方面，它具有按照 与其成本相比的提供足够电力输出的方式来实现的挑战。本专利技术按照以下方式解决这一重 要的方面，该方式为显著地增加有成本效益地使太阳能被电气地管理的能力，以使得其可 以是有成本效益的电源。将太阳能转换为电能的最有效的方式之一是通过使用太阳能电池。这些装置通过 光伏效应来产生光伏DC电流。这些太阳能电池常常电气地链接在一起以将电池组合为太 阳能电池板或PV(光伏)电池板。PV电池板常常串联连接以提供在合理的电流下的高电 压。这可以完成，以使电气互连损耗低。太阳能电池或太阳能电池板、或者甚至它们的组合 的输出经常接着被转换，以使电能最可使用，因为经常使用的能量转换器可以更有效地使 用高电压输入。常规电力转换器通常甚至具有它们的由MPPT(最大功率点跟踪)电路所处 理的输入，以从一个或更多个或者甚至一串的串联连接电池板提取最大量的功率。尽管该 方法产生的一个问题是常常PV电池板充当电流源并且当在串联串中组合时，最低功率电 池板可以限制通过每一个其他电池板的电流。此外，太阳能电池历史上是由诸如硅pn结的半导体制造。这些结或二极管将日光 转换为电能。这些二极管可以具有特性上的常常在0.6伏特的量级的低电压输出。这样的 电池可以表现为与前向二极管并联的电流源。来自这些电池的输出电流可以是许多构成因 素的函数，并且常常与日光的量直接成比例。这样的太阳能电池的低电压难以转换为适合于向电网供电的电力。许多二极管经 常串联连接在光伏电池板上。例如，可能的配置可以具有串联连接的36个二极管或电池 板，以产生21. 6伏特。由于分路二极管和实际的互连损耗，这样的电池板可能在其最大功 率点(MPP)处只产生15伏特。对于具有许多这样的电池板的较大系统，甚至15伏特可能 太低，而在没有实际损耗的情况下难以通过导线传送。另外，现在通常的系统可以组合串联 的许多电池板而提供100’s伏特的电压，以使PV电池板与能量转换器之间的传导损耗最小 化。但是，针对转换器找到正确的输入阻抗以从这样的PV电池板串提取最大功率在 电气上可能是挑战。在最大功率点处提取电力的方面常常被称为MPP跟踪。但是，这样的 系统存在，仍保留多个限制，其中一些限制在这里讨论。首先，PV电池板可充当电流源。同 样，产生最低电流的电池板可能限制通过全部串的电流。在一些不希望的情况下，如果一个 弱的电池板产出稍低，它可能通过其余电池板而变为向后偏压。跨越各电池板可以布置反 向二极管以限制该情况下的功率损耗并防止电池板的反向击穿。在系统中，至少下面的问题产生和引起在获得太阳能时的一定程度的损耗A、电池板之间的非均勻性，B、部分遮光，C、灰尘或累积的东西阻挡太阳光，D、电池板的损坏，E、由于时间导致的电池板的非均勻劣化当昂贵的PV电池板串联布置并且最弱的电池板限制来自任意其他电池板的电力 时，这也可能是麻烦的。不幸的是，串联连接可以被希望来得到足够的电压以有效地通过局 部分布向负载(或许诸如联网逆变器)传送电力。此外，在许多系统中，PV电池板可以位 于屋顶上(诸如针对住宅装置)。并且逆变器的位置常常自屋顶有一定距离(诸如通过功 率表等)。所以在一些实施方式中，串联连接电池板但不受最低功率电池板引起的损耗的影 响的方式或者任何串联并联组合可能是需要的。还希望，在与希望的连接配置(串联、并联 等)无关地，在同一时间使用不同类型的电池板。光伏电力转换的技术以被认为是对太阳能最终实现其潜能的重要限制。太阳能 电力转换的方法已提出，作为一种尝试，与MPP电路一起地利用在各电池板上的DC/DC转 换器来增强当利用太阳能电池板的穿时的能量获得的效率。但是，这样的尝试已导致不可 接受的低效率，该低效率已使这样的方法不实际。这些的技术甚至已被那些考虑这样问题 的人们抛弃。例如，在 G. R. Walker, J. Xue 和 P. Sernia 的题目为 “PV StringPer-Module Maximum Power Point Enabling Converters”的论文中，这些作者甚至已提出效率损耗是 不可避免的，尽管由于低效率而受到关注，但该模块方法具有优点。同理，相同的这两个作 者 G. R. Walker, J. Xue 禾口 P. Sernia 在题目为"Cascaded DC-DC Converter Connection of PhotovoltaicModules”的论文中提出，需要的技术将总是有效率缺点的。这些参照资料甚 至包括示出大约91%的全部功率效率的效率与功率图表。由于PV电池板操作的高成本，通 过这样低效率转换器的操作已在市场上不容易被接受。对于大的串联串的PV电池板的另一较不被理解的问题可以是具有高度变化的输 出电压，驱动电网的逆变器级可能需要在非常大的范围上进行操作，这也降低了其效率。如 果当逆变器段对电网不供电的时间的时段期间，对该阶段的输入电压可能增加上述调整限 制，这可能也是一个问题。或者相反地，如果在该时间期间的电压不在调整限制之上，则最 终操作电压可能大大低于针对逆变器的效率的理想点。另外，可能存在启动和保护问题，这些问题对全部电力转换处理添加了显著的成 本。还涉及到其他较不明显的影响太阳能电源安装的系统平衡(BOS)成本的问题。因而， 至少一个方面的电气太阳能电力需要的是电气系统的转换级的效率的改进。本专利技术提供这 种需要的改进。
技术实现思路
关于本专利技术的领域，如上所述，本专利技术包括可以按照不同方式组合的各种方面。提 供下面的描述来列出元件并描述本专利技术的一些实施方式。这些元件是利用初始的实施方 式来列出，但应该理解它们可以按照任意方式和任意数量组合以产生另外的实施方式。各 种描述的示例和优选实施方式应该不认为是将本专利技术限制到仅明确描述的系统、技术和应 用。此外，本描述应该理解为支持和包括具有任意数量的公开的元件、具有单独的各元件、 并且具有在该应用和任何随后的应用中的全部元件的任意和全部各种排列与组合的全部 各种实施方式、系统、技术、方法、设备和应用的描述和权利要求。在各种实施方式中，本专利技术公开了可以获得本专利技术一些目标的成就、系统和不同 的初始示例性构架。系统提供交替模式的光伏转换、高效率转换设计、以及甚至多模态转换 技术。一些构架可以组合具有MPP的PV电池板以及甚至双模式电力转换电路以制造所谓 的电力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摇动式转换模式太阳能电力系统，该系统包括：具有ＤＣ光伏输出的至少一个太阳能电源；ＤＣ输入，其接受来自所述ＤＣ光伏输出的电力；第一模态光伏ＤＣ－ＤＣ功率转换电路，其响应于所述ＤＣ输入；第二模态光伏ＤＣ－ＤＣ功率转换电路，其响应于所述ＤＣ输入；交替模式的光伏电力转换器功能控制电路，其被配置为交替地在所述第一模态光伏ＤＣ－ＤＣ功率转换电路和所述第二模态光伏ＤＣ－ＤＣ功率转换电路之间切换至少一些次数；光伏ＤＣ－ＤＣ电力转换器，其响应于所述交替模式的光伏电力转换器功能控制电路；光伏ＤＣ电力输出，其连接到所述光伏ＤＣ－ＤＣ电力转换器；光伏ＤＣ－ＡＣ逆变器，其响应于所述光伏ＤＣ电力输出；以及光伏ＡＣ电力输出，其响应于所述光伏ＤＣ－ＡＣ逆变器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿纳托利列杰涅夫，罗伯特M波特，
申请(专利权)人：AMPT有限公司，
类型：发明
国别省市：US